Восстановление поля разности фаз

При интерференционных измерениях информация о параметрах объектов или их свойствах содержится в интерференционной картине — интерферограмме. Например, в голографической интерферометрии производится сравнение двух волновых фронтов, один из которых формируется интерферометром в реальном времени, а другой восстанавливается с голограммы, в этом случае можно измерить разность состояний объекта в различные моменты времени. Полезную информацию представляет собой разность волновых фронтов, которая формирует интерференционную картину и содержится в интерферограмме в неявном виде. То есть для ее получения необходимо «расшифровать» интерферограмму. В этой главе термин «расшифровка» используется для обозначения процесса выделения разности фаз интерферирующих волновых фронтов по интерференционной картине. Разность фаз обозначается как.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛЯ РАЗНОСТИ ФАЗ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ КАРТИНАМ

Существуют два подхода к цифровой обработке интерференционных картин. Первый подход основывается на предположении об интерференционном сигнале как реализации случайного процесса. Второй предполагает детерминированный характер интерференционных измерений. При этом задача сводится к синтезу относительно простых операторов обработки, реализующих обратные тригонометрические функции и устойчивых к вносимым помехам [1].

Методы определения разности фаз по интерференционным картинам можно разделить на две группы. К первой группе относятся методы, в которых расшифровка ведется по одной интерферограмме:

• — выделение координат полос;
• — разделение частотных составляющих в спектральной плоскости.

Реализация этих методов не требует модификации известных интерферометров. Однако точность расшифровки зависит от пространственного разрешения спектров полезных и шумовых составляющих сигнала. Детальный анализ шумов в интерференционной системе трудоемок, и выполнить его на практике нс всегда возможно.

Другую группу составляют методы, в которых расшифровка производится по серии интерферограмм, полученных при некотором известном изменении параметров интерферометра. Определяются все параметры интерференционного сигнала (разность фаз, средняя интенсивность, модуляция интенсивности). Если в разность фаз между интерферирующими пучками добавлять некоторый фазовый сдвиг, который меняется по некоторому известному закону, то выражение для поля интенсивности интерференционной картины будет иметь вид

По способу внесения фазового сдвига методы второй группы можно разделить на следующие:

• — фазофиксируюшая интерферометрия (phase-lock interferometry). Закон изменения фазы/= /isin (cor) +ср';
• — гетеродинная интерферометрия (heterodine interferometry); фаза меняется как/ = со/;
• — пошаговая или фазосдвигающая интерферометрия (phasesampling or phase-shifting interferometry)^ = (/• - 1 )f₀.

Применение таких методов позволяет значительно увеличить точность расшифровки, но при этом возникает необходимость разработки новых оптических систем или их модификаций.